用于外延生长装置的参数确定装置、参数确定方法以及参数确定程序与流程

本发明涉及一种用于外延生长装置的参数确定装置、参数确定方法以及参数确定程序。

背景技术：

1、在作为半导体晶圆的处理工序之一的、在基板上成膜外延膜的外延生长工序中，如图1所示，在设置于外延生长装置的腔室10内的基座13上载置基板，向腔室10内导入反应气体，对反应气体进行加热，由此在基板上生成外延膜(例如参照专利文献1和专利文献2)。

2、作为评价半导体晶圆的品质的指标之一，可以举出在外延生长工序中外延膜的膜厚分布。为了稳定半导体晶圆的品质，要求使外延膜的膜厚分布尽可能均匀。

3、在外延生长工序中，相对于晶圆半径的膜厚分布根据载气、硅源气体等气体流量、晶圆温度、灯加热平衡、气体流量的平衡、基座的旋转速度、晶圆的支撑台的高度等多个工艺参数的每一个的值而变化。在成膜外延膜时，将多个工艺参数的每一个调整为最佳值，以使膜厚分布的变动量在预定范围内。

4、以往，多个工艺参数的值的调整是基于经验进行的。具体地，预测使膜厚的变动量在预定范围内的多个工艺参数的值，使用预测的多个工艺参数的值进行测试成膜，测量膜厚分布，基于该结果对多个工艺参数进行微调整。工艺参数的值的调整是在外延生长装置进行维护时，环境、设备微妙变化导致分布变化时以及切换制造品，即目标质量改变时等时机进行的，所以基于经验调整工艺参数的值费时且成本高。

5、与此相对，在专利文献2中公开了一种外延生长工序中的多个工艺参数的确定方法。根据该方法，在膜厚分布指标的预测值的计算中使用影响系数，影响系数是当多个工艺参数被以单位量操作时的目标晶圆的每个部位的膜厚变化量，影响系数能够根据过去的膜厚调整结果通过进行多重回归分析求出，以使目标晶圆的每个部位的膜厚偏差最小化。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本专利第5343162号公报

9、专利文献2：日本专利第6477381号公报

10、专利文献3：日本专利第4868522号公报

技术实现思路

1、专利文献2所公开的方法需要多次的膜厚调整结果，并且计算出影响系数也很费时。在经过长时间取得的大量数据中，包括环境、设备状态略有不同的状态下的数据以及维护期间设备状态变化的状态下的数据。分析时的状态与数据取得时的状态不同，所以在使用这些数据的分析中误差变大。因此，例如在大规模生产线中，在每次维护外延生长装置时导出多个工艺参数的最佳值时采用该方法是不现实的。

2、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种参数确定装置、参数确定方法及参数确定程序，以短时间且低成本地导出用于外延生长装置的参数的最佳值。

3、本发明的第一方面是一种参数确定装置，其计算出用于在基板上成膜外延膜的外延生长装置的一个或多个参数的每一个的最佳值，其主旨在于，具备：输入部，接受一个或多个参数的每一个的多个值、外延膜的位置数据以及使用一个或多个参数由特性测量装置对由外延生长装置成膜的外延膜进行测量的特性数据；运算部，根据位置数据、特性数据以及用于成膜外延膜的一个或多个参数的每一个的多个值，计算出一个或多个参数的每一个的最佳值；运算部将特性数据设为qj，位置设为x，一个或多个工艺参数设为pi，m设为一个或多个参数的总数，并且1≤i≤m，则特性qj由下式表示：

4、【数学式1】

5、

6、当i＝k时的参数pk仅变化δpk，所述一个或多个参数p1，…，pm中，当i≠k时的参数pi不变化时的所述特性qj的变化量δqj，k由下式表示：

7、【数学式2】

8、

9、从上式导出响应函数fqj(x，δpk)，使用导出的响应函数fqj(x，δpk)通过模拟计算出在预定位置范围内、与特性的期望常数或期望函数的偏差最小化的一个或多个参数的最佳值。

10、在本发明的第一方面中，响应函数可以是一次函数。

11、在本发明的第一方面中，特性是外延膜的膜厚、生长速度、比电阻值、平坦度、边缘平坦度、背面沉积厚度、粗糙度、雾度中的任意一个。

12、在本发明的第一方面中，参数是工艺参数，可以是载气、硅源气体等气体流量、晶圆温度、灯加热平衡、气体流量的平衡、基座的旋转速度、基座的高度中的至少一个。

13、在本发明的第一方面中，位置是距基板的中心点的距离、距圆盘状基板边缘的距离、圆盘状基板的圆周方向的角度或者其组合中的任意一个。

14、在本发明的第一方面中，参数是硬件设计参数，是基座设计中凹穴的高度以及凹穴壁到晶圆边缘的距离，特性可以是晶圆边缘的膜厚。

15、在本发明的第一方面中，参数是硬件设计参数，是外延生长装置中形成气体流的空间高度，特性可以是外延膜的膜厚。

16、在本发明的第一方面中，参数是硬件设计参数，是加热灯用反射器的斜率，特性可以是外延膜的膜厚。

17、在本发明的第一方面中，还可以具备：生长装置控制部，将一个或多个参数的每一个的多个值发送到外延生长装置；特性测量装置控制部，将测量特性的外延膜的位置数据发送到特性测量装置，并从特性测量装置接收外延膜的特性数据；以及特性分布判定部，判定特性数据是否从预定范围内偏离；如果特性数据从预定范围内偏离，可以再次计算出一个或多个参数的每一个的最佳值。

18、本发明的第二方面是一种参数确定方法，其计算出用于在基板上成膜外延膜的外延生长装置的一个或多个参数的每一个的最佳值，其主旨在于，具备以下步骤：接受步骤，接受一个或多个参数的每一个的多个值、外延膜的位置数据以及使用一个或多个参数由特性测量装置对由外延生长装置成膜的外延膜进行测量的特性数据；将测量特性而得到的特性数据设为qj，位置设为x，一个或多个参数设为pi，m设为一个或多个参数的总数，并且1≤i≤m，则特性qj由下式表示：

19、【数学式3】

20、

21、当i＝k时的参数pk仅变化δpk，一个或多个参数p1，…，pm中，当i≠k时的参数pi不变化时的特性qj的变化量δqj，k由下式表示：

22、【数学式4】

23、

24、导出步骤，从上式导出响应函数fqj(x，δpk)；以及计算步骤，使用导出的响应函数fqj(x，δpk)，通过模拟计算出在预定位置范围内、与特性的期望常数或期望函数的偏差最小化的一个或多个参数的最佳值。

25、本发明的第三方面是一种参数确定程序，其计算出用于在基板上成膜外延膜的外延生长装置的一个或多个参数的每一个的最佳值，其主旨在于，使计算机实现以下单元：输入单元，接受一个或多个参数的每一个的多个值、外延膜的位置数据以及使用一个或多个参数由特性测量装置对由外延生长装置成膜的外延膜进行测量的特性数据；将测量特性而得到的特性数据设为qj，位置设为x，一个或多个参数设为pi，m设为一个或多个参数的总数，并且1≤i≤m，则特性qj由下式表示：

26、【数学式5】

27、

28、当i＝k时的参数pk仅变化δpk，一个或多个参数p1，…，pm中，当i≠k时的参数pi不变化时的特性qj的变化量δqj，k由下式表示：

29、【数学式6】

30、

31、响应函数创建单元，从上式导出响应函数fqj(x，δpk)；以及最佳值计算单元，使用导出的响应函数fqj(x，δpk)，通过模拟计算出在位置的预定范围内、与特性的期望常数或期望函数的偏差最小化的一个或多个参数的最佳值。

32、根据本发明，能够提供一种参数确定装置、参数确定方法以及参数确定程序，以短时间且低成本地导出用于外延生长装置的参数的最佳值。